冲击载荷作用下应变率对砂岩力学性能的影响
中低应变率下砂岩动力特性试验研究
中低应变率下砂岩动力特性试验研究砂岩是一种常见的岩石类型，广泛分布于地壳的各个部分。
研究砂岩的力学性质对于地质工程以及石油勘探开发等领域有着重要意义。
本文以中低应变率下砂岩的动力特性试验研究为主题，对砂岩的力学性质进行了详细探讨。
我们需要了解中低应变率的概念。
应变率是指单位时间内的形变率，反应了岩石在时间方向上的应变速率。
中低应变率一般指应变率在10-4到10-6之间，这个范围对应着较长的时间尺度。
在这种应变率下，岩石的应力-应变关系会发生变化，因此对其进行研究是非常必要的。
为了研究中低应变率下砂岩的动力特性，我们可以进行不同的试验。
常见的试验方法包括静态压缩试验、动态压缩试验、动态剪切试验等。
这些试验可以通过改变加载速率，获得在不同应变率下砂岩的力学性质。
在试验过程中，我们可以通过应变计、应力计等仪器来监测和记录试验数据。
通过这些试验，我们可以得到中低应变率下砂岩的一些重要力学参数。
我们可以得到砂岩的弹性模量、泊松比、体积模量等。
这些参数反映了砂岩在不同应变率下的变形特性。
我们还可以得到砂岩的动态强度以及抗震性能等重要信息。
砂岩的动力特性试验研究对于地质工程领域有着重要的意义。
在地下工程建设中，砂岩往往作为重要的岩土体材料，了解其力学性质能够帮助我们更好地判断砂岩的稳定性和工程承载力。
研究砂岩的动力特性还对于石油勘探开发等领域有着重要意义，可以为油气储层的评价和开发提供科学依据。
中低应变率下砂岩动力特性试验研究是一个重要的领域，对于了解砂岩的力学性质及其在地质工程和石油勘探开发中的应用具有重要的意义。
通过不同的试验方法，我们可以获得中低应变率下砂岩的力学参数，并应用于实际工程中，以保障工程的安全和可靠性。
循环冲击载荷作用下岩石的力学特性分析
循环冲击载荷作用下岩石的力学特性分析苏帅(安徽理工大学，安徽淮南232001)摘要：随着工程规模的不断扩大，深部岩体工程项目越来 越多，深 的开挖以爆破法为主。
破开挖过程中，多一定静载条件下 载作用。
相关学者以VHPB系统为 ，以砂岩等作为 研究对象，利用动静加载组合加载装置，开展常规冲击试验和循环试验，总结砂 载 用下的 学特性与破坏特征，分析岩石 载荷下的损伤演化 。
关键词：深 &载;应力；应中图分类号:TU452 文献标志码:B文章编号：1672 -4011 (2017)12 - 0094 - 02DOI:10. 3969/j.issn. 1672 - 4011. 2017. 12. 0459前言，随着的发展与科技的，各类大型岩体工程的规大，条件。
比如各种大型铁路和大型公路建设、大型核电站工程、大型地下深埋硐室矿山开采等。
在 矿山开采等工程中，爆因为具有高效、、捷的特点而被使用。
爆破开 体时，破碎石开挖目的的，炸生的能量会以冲的形式周围的岩体之中，会周围的岩体产生一定的与 ，对工程的、稳定产生不利。
而且，在 的矿山开挖等体开工程中，一会采用多次行开挖，体在承受一定的 下，还会多次循环的。
石作为一种多的脆性材料，本身应力等静的作用，环冲的作用，对其内的扩展和贯生一系列。
所，在 工程中，岩体环冲作用下，其强度和变形特性体的内部，体在冲和 共下的结果。
此，国内外学者做了大量的相关试验，取较为丰富的果。
中大学李夕兵等采用脆性断裂准则，分析不应力波的形状、应变率、能 等 的关系，并研究了相应的岩石破碎效果;单仁亮等研究了不石的动力特性和 式;金放石在循环作用下的应力应变关系做了相关研究。
研究成果国的工程实践起到了的作用。
1试验装置与试件的准备体的循环试验使用的是霍布金森压杆装置(SHPB)。
VHPB装置主要由冲头、入射杆、透射杆组成，冲头由高压气冲出，具有一定的能量，在入射杆生压缩冲，脉冲的由冲头的速度控制。
第三章_材料在冲击载荷下的力学性能
冲击功随温度的变化而变化，变化趋势如图
所示。能量法定义tk的方法有以下三种： ⑴以低阶能 开始上升的温度 定义为 tk ，记为 NDT（Nil Ductility Temperature）称为无塑性或 零塑性转变温度。
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⑵ 以 高 阶 能 对 应 的 温 度 定 义 为 tk ， 记 为 FTP(Fracture Transition Plastic)，较为保守的
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2、Ak或K值相同的材料，其韧性不一定相同 因为，试样所吸收的冲击能量包括了三部分， 即弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展功。对不 同的材料，冲击吸收功数值可能相同，但这三部 分各占的比例确不一定相同。而真正能显示材料 韧性好坏的是后两部分，尤其是裂纹扩展功的大 小。
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3、冲击吸收能量K（冲击吸收功AK）并非完
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2、冲击弯曲试验：
GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方 法》规定，如图所示。冲击吸收能量 K （ 1994 年标准 为冲击吸收功Ak）： K＝GH1-GH2=G(H1-H2)＝mg(H1-H2)
对采用 u型缺口和 v型缺口的试样，其冲击吸收功
旧标准使用ak（冲击韧性）作为性能指标。
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四、冲击值的意义和讨论
1、ak值没有明确的物理意义 其一：冲断试样时 所消耗的能量并非沿试样截 面均匀分布，而是主要被缺口附近的体积吸收，缺 口附近与缺口远处吸收的能量在数值上相差极大。 其二：吸收能量是体积的而不是面积，所以用 单位面积吸收的能量 ak来表示材料冲击条件下的韧 性，其物理意义不够明确。
一、材料方面的因素（内因） 1、晶体结构和强度等级
体心立方、密排六方金属及其合金脆断倾向
明显，密排六方金属不明显（原因在于派纳力的 高低）。中低强度钢一般属于体心立方金属，脆 断倾向明显。高强度钢tk不明显。
《2024年中高应变率下细砂岩破裂特性研究》范文
《中高应变率下细砂岩破裂特性研究》篇一一、引言细砂岩作为一种常见的地质材料，在地质工程、岩土力学和地震工程等领域中具有广泛的应用。
其破裂特性的研究对于预测和评估地质灾害、岩土工程结构和地震工程的安全性能至关重要。
然而，砂岩的破裂特性受到多种因素的影响，其中应变率是一个重要的因素。
本篇论文将探讨中高应变率下细砂岩的破裂特性，为相关领域的研究提供参考。
二、实验材料与方法2.1 实验材料实验采用细砂岩作为研究对象，其取自某地区的地质勘探样品。
样品经过加工处理后，满足实验要求。
2.2 实验方法本实验采用动态力学实验方法，通过改变应变率来研究细砂岩的破裂特性。
实验设备为SHPB（Split Hopkinson Pressure Bar）装置，它可以模拟不同应变率下的冲击载荷。
三、实验结果与分析3.1 实验结果通过SHPB装置进行动态力学实验，我们得到了不同应变率下细砂岩的应力-应变曲线以及破裂模式。
结果表明，随着应变率的增加，细砂岩的破裂模式发生了明显的变化。
3.2 数据分析与讨论对实验数据进行处理和分析，我们发现在中高应变率下，细砂岩的峰值应力、破裂能量和弹性模量等参数均有所变化。
这些变化与细砂岩的微观结构、矿物成分和孔隙度等因素有关。
此外，我们还发现细砂岩的破裂模式由脆性破裂向延性破裂转变，这表明应变率对细砂岩的破裂模式具有显著影响。
四、中高应变率下细砂岩破裂特性的影响因素4.1 微观结构的影响细砂岩的微观结构对其破裂特性具有重要影响。
不同粒度、孔隙度和胶结物的含量都会影响细砂岩的力学性能和破裂模式。
在中高应变率下，微观结构的差异会导致细砂岩的应力-应变曲线和破裂模式发生明显变化。
4.2 矿物成分的影响细砂岩的矿物成分对其破裂特性也具有重要影响。
不同矿物的硬度和强度不同，因此在中高应变率下，矿物的分布和含量会影响细砂岩的破裂模式和力学性能。
4.3 应变率的影响应变率是影响细砂岩破裂特性的重要因素。
随着应变率的增加，细砂岩的峰值应力、破裂能量和弹性模量等参数均有所变化。
砂岩在不同应变率条件下的劈裂破坏特性
第52卷第2期2021年2月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.2Feb.2021砂岩在不同应变率条件下的劈裂破坏特性周磊1,2，朱哲明1,2，董玉清1,2，邓帅1,2，王蒙1,2(1.四川大学深地科学与工程教育部重点实验室，四川成都，610065；2.四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065)摘要：为了研究围岩内3种典型砂岩材料在静载荷与冲击载荷作用下破坏行为的差异，采用巴西圆盘试样进行静态与动态劈裂试验，获得不同应变率条件下的抗拉强度，并从细观结构角度进行深层分析，获得抗拉强度差异的主要原因，并利用有限元程序进行数值模拟分析圆盘劈裂试验中的破坏机理。
研究结果表明：抗拉强度从大到小的砂岩材料依次为黑砂岩、红砂岩、青砂岩，青砂岩抗拉强度随应变率变化最大；砂岩的动态破坏强度差异的主要由砂岩内晶体强度与晶体黏结强度共同决定，且砂岩的抗拉强度与盒维数呈正比；砂岩材料的动态破坏行为与静态破坏行为有较大差异，圆盘劈裂破坏行为的拉伸破坏占主导地位。
关键词：砂岩；静载荷；冲击载荷；拉伸强度；盒维数中图分类号：U45文献标志码：A文章编号：1672-7207（2021）02-0555-13Fracture properties of sandstone materials at different strain ratesZHOU Lei 1,2,ZHU Zheming 1,2,DONG Yuqing 1,2,DENG Shuai 1,2,WANG Meng 1,2(1.MOE Key Laboratory of Deep Underground Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China;2.College of Architecture and Environment,Sichuan University,Chengdu 610065,China)Abstract:To study the properties of failure behavior of sandstone in a real tunnel under static or impact loads,a series of static and dynamic splitting tests of Brazilian disc specimens were conducted to acquire the tensile strength at different loading rates,and the causes of the differences in the tensile toughness were obtained throughDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.02.024收稿日期：2020−04−03；修回日期：2020−06−23基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(U19A2098)；四川省科技计划项目(2021YJ0511)；四川大学深地科学与工程教育部重点实验室开放基金资助项目(DESE202005)；浙江省岩石力学与地质灾害重点实验室开放基金资助项目(ZJRMG-2020-01)(Project(U19A2098)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2021YJ0511)supported by Sichuan Provincal Science and Technology Program;Project(DESE202005)supported by the Open Fund of Key Laboratory of Deep Underground Science and Engineering of Sichuan University;Project(ZJRMG-2020-01)supported by the Key Laboratory of Rock Mechanics and Geohazards of Zhejiang Province)通信作者：朱哲明，教授，博士生导师，从事岩石力学与采矿工程研究；E-mail:**********************引用格式：周磊,朱哲明,董玉清,等.砂岩在不同应变率条件下的劈裂破坏特性[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(2):555−567.Citation:ZHOU Lei,ZHU Zheming,DONG Yuqing,et al.Fracture properties of sandstone materials at different strain rates[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(2):555−567.第52卷中南大学学报(自然科学版)the analysis of the micro-fracture surfaces.Then,the failure behavior of sandstone brittle materials was also simulated by employing finite element software.The results show that the tendency from the largest to the smallestof the tensile strength of sandstone is black sandstone,red sandstone,green sandstone,and the sensitivity of green sandstone to tensile strength is the greatest.The difference of dynamic failure strength of sandstone material is decided by the strength of crystal particles and their bonding strength in rock material,and the tensile strength of sandstone are proportional to the fractal dimension.The dynamic fracture behavior of sandstone is greatly different from that of static fracture behavior,and the tensile failure of disc splitting failure is dominant in static or dynamic loading experiments.Key words:sandstone;static loads;impact loads;tensile strength;box dimension岩石材料的抗压强度远大于其抗拉强度，在大多数情况下工程岩体破坏行为表现出拉伸破坏特性。
应变率及节理倾角对岩石模拟材料动力特性的影响
应变率及节理倾角对岩石模拟材料动力特性的影响李祥龙;王建国;张智宇;黄永辉【摘要】采用相似材料模拟实验方法并借助SHPB(split Hopkinson pressure bar)实验系统,探究应变率及节理倾角对节理岩石动态力学性状的影响,包括应力应变曲线特征、破坏模式、能量传递及耗散规律.该实验结果表明:应变率升高,动态弹性模量增大,试件破碎块度变小,完整试件裂纹缺陷沿着平行于压应力方向扩展;节理角度越大,峰值强度越低,但当应变率升高到一定程度,节理角度对岩石破坏形态的影响不再明显;不同试件的入射能、反射能、透射能和耗散能均随应变率升高呈非线性增加,含倾斜角度节理试件的能量耗散率随应变率的变化幅度明显大于完整试件.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】8页(P483-490)【关键词】固体力学;动力响应;SHPB;节理岩石;节理倾角;应变率;耗散能【作者】李祥龙;王建国;张智宇;黄永辉【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;云南农业大学建筑工程学院,云南昆明650201;昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明650093;昆明理工大学电力工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】O347.3应变率对岩石等材料动态力学性质的显著影响，一直是研究的热点。
洪亮等[1]通过实验发现岩石动态强度的应变率依懒性具有很强的尺寸效应，与静载条件相反；刘军忠等[2]、刘传雄等[3]、刘石等[4]、宫凤强等[5-6]、刘晓辉等[7]分别利用SHPB实验研究了角闪岩、混凝土材料、绢云母石英片岩、砂岩、煤岩在不同应变率条件下的动态力学性能及破坏机理，并探讨了实验材料的本构关系；许金余等[8]、刘军忠等[9]还在改进的SHPB装置上研究了循环冲击作用下，主动围压对岩石动力学特性的影响。
而在矿山开采、巷道掘进、边坡治理或硐室开挖等工程中，节理岩石的动力灾害问题是关注的重点。
高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究
高温及冲击载荷作用下煤系砂岩损伤破裂机理研究煤系砂岩是煤与石英砂岩混合物的产物，具有煤的热值高和燃尽率低，同时又具备石英砂岩的强度和稳定性，因此在煤矿开采中具有很高的应用价值。
然而，在实际应用过程中，高温和冲击载荷等外部环境因素会导致煤系砂岩的损伤破裂，严重影响煤矿的生产和安全。
因此，研究煤系砂岩的损伤破裂机理对于提高煤矿开采的效率和安全性具有重要意义。
一、高温对煤系砂岩的影响煤系砂岩在高温作用下会发生晶体结构的变化，特别是在一定温度下，石英砂岩的热膨胀系数和煤的热膨胀系数存在明显的差异，从而导致煤系砂岩产生热应力，并引起裂纹的形成。
另外，高温还会降低煤系砂岩的强度和韧性，使其易于断裂和破碎。
因此，煤系砂岩在高温作用下容易发生损伤和破裂。
二、冲击载荷对煤系砂岩的影响煤系砂岩在受到冲击载荷作用下会发生应力集中和应力波传播，从而引发裂纹的形成。
裂纹的扩展还会进一步加剧煤矿的塌陷和损伤破裂现象。
此外，煤系砂岩受到冲击载荷作用时，其内部结构和力学性质也会发生变化，导致煤系砂岩的强度和韧性下降，容易出现断裂和破碎。
三、煤系砂岩损伤破裂机理煤系砂岩的损伤破裂机理主要包括裂纹的形成和扩展，以及材料的断裂失效。
煤系砂岩的裂纹主要有三种形态，包括层理裂隙、节理裂隙和压缩研究裂隙。
这些裂隙的形态和分布对煤系砂岩的损伤破裂具有重要影响。
另外，煤系砂岩的材料断裂失效主要与其内部的微观结构和力学性质有关，包括孔隙度、水分含量、岩石强度等。
四、煤系砂岩损伤破裂机理模拟方法为了研究煤系砂岩的损伤破裂机理，需要采用一些模拟和计算方法。
目前较为常用的煤系砂岩模拟方法包括有限元模拟、分子动力学模拟、离散元模拟等。
这些方法可以将煤系砂岩的内部结构和力学性质进行数字模拟，并确定在不同受力条件下的煤系砂岩的损伤破裂机理。
五、结论煤系砂岩在高温和冲击载荷作用下容易出现裂纹和破碎，这对于煤矿的开采和安全具有很大的影响。
煤系砂岩的损伤破裂机理包括裂纹的形成和扩展，以及材料的断裂失效等。
红砂岩土在四点冲击荷载下的冲击试验结果分析
红砂岩土在四点冲击荷载下的冲击试验结果分析摘要：在工程地基处理过程中，基于施工工艺的冲击作用会使得施工现场地基的密度、抗剪强度等发展变化。
为了更好地研究地基在冲击作用下产生的变化，这里以红砂岩土为研究对象，利用四点冲击荷载试验对其各项参数的变化情况进行分析。
以期丰富红砂岩土四点冲击荷载试验方面的研究，并为红砂岩土地基的施工处理提供相应的参考依据。
关键词：红砂岩土；四点冲击荷载；冲击试验前言：在红砂岩土施工现场中，地基的承载力水平相对较低。
为了防止红砂岩土的性能对后续施工产生影响，施工单位需要利用强夯法对红砂岩土进行加固。
为了详细分析红砂岩土性能的变化特点，这里通过四点冲击荷载试验的方式，判断红砂岩土抗剪强度、密度参数与夯击作用之间的变化关系。
一、红砂岩土的特性红砂岩土能够在湿润或干燥的重复作用下表现出良好的水活性特点。
当红砂岩土吸收水分之后，原本处于块状状态的岩土出现破裂或者膨胀变化，使得红砂岩土的强度发生显著降低[1]。
这种土类在我国的分布面积较广。
当施工单位在以红砂岩土为主的施工现场进行施工时，红砂岩土的强度变化会对工程地基的处理带来一定困难。
二、红砂岩土的冲击试验方案（一）试验器材红砂岩土冲击试验所需的器材主要包含以下几种：第一，对研究对象土体产生夯击作用的手动击实仪设备；第二，利用电动应变直剪仪测定红砂岩土的抗剪强度参数[2]；第三，利用宽度、高度、长度分别为40cm、30cm、50cm的立方体容器盛放红砂岩土。
第四，所选用红砂岩土的密度参数、含水率参数分别为1.4g/cm3和9.2%。
第五，夯锤。
这里利用质量为4.5kg的夯锤对红砂岩土进行冲击处理。
（二）试验方案的参数设置这里将红砂岩土四点冲击荷载实验的各项试验参数设置如表1所示。
表1红砂岩土四点冲击荷载实验的参数情况方案击数落距（cm）测点冲击能（N·m）1 20 91 402 15 79 353 10 68 304 5 57 25（三）测点及夯点布设就测点而言，这里在红砂岩土的冲击试验区域中（以18cm为边长的正方形区域）分别选出A、B、C、D、E五个测点，这五个测点的分布状况如图1所示。
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冲击载荷作用下应变率对砂岩力学性能的影响张雨波;茅献彪;陶静;李明【摘要】借助于ANSYA/LS-DYNA数值分析软件对SHPB试验进行数值模拟，就不同应变率对砂岩力学性能的影响进行了研究，探讨了不同应变率对砂岩峰值应力、弹性模量、软化模量的影响规律，系统地分析了砂岩在不同应变率作用下的破坏规律。
结果表明：随着应变率的增加，峰值应力显著增加，表现出较强的应变率相关性；应变率增大，弹性模量随之增大，但增长速率逐渐减小；应变率越大，软化模量反而降低。
应变率·ε从632.4 s-1变化到752.5 s-1时，软化模量由-2.98降到-4.18，降低了28.71豫；当应变率·ε大于752.5 s-1为1757.9时，软化模量仅降低了5豫，说明应变率较大时变化趋势较为缓慢。
高应变率下砂岩试件的动态压缩破坏主要呈现为轴向劈裂破坏。
%Conducting a numerical simulation of the SHPB experimental data through ANSYA/LS-DYNA,the present paper studies the impact of different strain rates on the mechanical property of sandstone and investigates the effect law of different strain rates on the peak stress,elastic modulus and softening modulus of sandstone,offering a systematic analysis of the damage law of sandstone under different strain rates. The findings reveal that the peak stress shows a notable increase as the strain rate increases and that the two exhibit a strong correlation. Experimental data shows that the elastic modulus will increase as the strain rate increases,but the rate of increase will decrease gradually. When the strain rate increases,the softening modulus will actually decrease. Experimental data also shows that when the strain rate ·ε varies from 632. 4 s-1 to 752. 5 s-1 ,the softening modulus will decreasefrom -2. 98 to-4. 18,showing a 28. 71% decrease while the softening modulus only shows a 5% decrease when the value of strain rate ·ε is greater than 752. 5 s-1 at 1757. 9,which indicates that when the strain rate is comparatively greater,the var-iation trend will become relatively gentle. The experiment also finds that the dynamic compression fracture of the sample sandstone under high strain rate demonstrates the fashion of an axial splitting fracture.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P42-46,90)【关键词】高应变率;砂岩;SHPB;力学性质【作者】张雨波;茅献彪;陶静;李明【作者单位】中国矿业大学力学与建筑工程学院，徐州221116;中国矿业大学力学与建筑工程学院，徐州221116; 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州221116;中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TD235.1矿山运输、隧道开挖、石油钻井工程以及爆破工程都涉及到冲击载荷作用下岩石的力学特性方面的研究。
地震、滑坡、岩爆等自然灾害几乎全都涉及冲击荷载作用下的岩石动态力学性能以及其动态损伤问题的研究［1－5］。
汪亦显等利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验，得出了脆性材料的动态损伤断裂演化规律［6］;王俊奇采用落锤加载岩石实验系统［3］，不断改变落锤质量，调节下落距离和垫板材质，得出不同岩石试件的力学特性;洪亮利用SHPB试验系统分析了花岗岩、砂岩及石灰岩的冲击动力学性能、破裂状态及其能量损耗等的尺寸效应，得出试件尺寸大小不同，岩石动态强度对应变率依赖的灵敏性不同［7］。
在岩石力学领域中，岩石在静载荷条件下的特性研究相对较多，而岩石在冲击荷载作用下的动态特性研究相对不足［8－12］。
基于ANSYS/LS－DYNA软件对SHPB试验进行数值模拟，研究了在冲击载荷作用下，不同应变率对砂岩峰值应力、弹性模量、软化模量方面的影响，系统地分析了砂岩在不同应变率作用下的破坏规律。
1.1 数值计算模型为研究应变速率对砂岩力学性能的影响，试验采用霍普金森压杆装置即SHPB试验系统。
其整个压杆分为撞击杆、输入杆、输出杆和吸收杆四个部分。
如图1所示，试件置于输入杆和输出杆之间。
随着入射波通过试件，输入杆和输出杆可以方便的记录加载脉冲的应力－时间曲线、应变－时间曲线和应变率－时间曲线等动态试验曲线，进而研究试件的力学性能。
根据实际SHPB试验系统，建立了有限元数值模型如图2所示。
数值模拟系统中，子弹、入射杆、砂岩试样、透射杆均为φ 50 mm圆柱体，长度分别为600 mm、1800 mm、25 mm、1200 mm，并选择Solid164作为各部分的单元类型，为了保证各部分网格划分的几何模型采用Hpermesh映射方法进行网格划分，然后导入ANSYS/LS－DYNA进行数值计算［13－17］。
子弹、入射杆和透射杆在截面周边划分160格，轴向大小0.5 mm，砂岩试样在截面划分40格，轴向大小10 mm。
子弹、弹性杆件选择线弹性材料，砂岩试样选择HJC材料模型，材料参数分别如表1、表2所示。
砂岩材料模型参数的确定是砂岩单轴抗压试验数据的基础上，根据软件自带帮助文件里的方法进行计算获得。
由于各杆件以及杆件与试样之间的实际接触较为复杂，因此，选择单面自动接触作为计算模型的接触类型，摩擦因子设为0.1。
1.2 数值模拟方案采用ANSYS/LS－DYNA软件对子弹冲击岩石试样进行建模。
模型包括子弹、入射杆、岩样、透射杆。
建立模型长度分别为0.6 m、1.8 m、0.025 m、1.2 m。
为了不引起由于岩石试样与入射杆接触面不均匀造成的误差，数值模拟过程中所有试件直径均取为0.05 m。
为了研究在不同应变率作用下岩石的力学特性，设置不同的子弹速度，再通过SHPB试验装置计算原理，转换成相应的应变率。
本文设置如下模拟方案:固定试件长度l和试件直径D不变，仅改变子弹速度v=10、20、25、30、35、40 m/s。
并得到相应应变率为632.41、752.53、1757.89、2196.33、4284.79、6287.77 s－1。
2.1 全应力－应变关系曲线图3是岩石试件在SHPB冲击试验中所记录的砂岩典型的入射波、反射波和透射波信号。
曲线表明:①入射波幅值随着冲击加载速度的提高而增大。
反射波近似为“V”字形波，由于试件为非常脆的岩石材料，破坏应变非常小，所以后面比较杂乱的波形没有进行分析。
透射波为非常标准的“n”字形波，这主要是因为高速冲击下波形中途卸载造成的。
②随着冲击速度的增大，入射波、透射波波形并不是理想的矩形，而是有一定的振荡。
事实上，应力波在试验压杆传播时，杆中质点存在一定的横向惯性运动，引起弥散效应。
加上试件本身的非均匀性也会导致入射波和透射波波形的振荡。
③由于中途卸载和试件破坏加剧，透射波脉冲宽度有变窄的趋势。
图4为岩石的动态应力－应变曲线，不同应变率下，岩石动态应力－应变曲线变化趋势。
相同的应变率，岩石试件破坏需要的最大应力值不同。
随着子弹速度的增加，试件破坏所需应力值逐渐增大。
由于不同的应变率，冲击压力不同，岩石试件裂纹扩展程度不同。
当应变率小于752 s－1时，压密阶段与弹性变形阶段变化趋势相近。
都表现为压密阶段变化较显著，弹性变形阶段并没有很好的体现直线线型。
当应变率大于4284 s－1时，压密阶段与弹性变形阶段较为平缓。
2.2 应变率对砂岩峰值应力σp的影响表3为不同应变率下的峰值应力σp，图5为峰值应力σp随应变率变化曲线，从图5中可以看出:①在冲击载荷作用下，砂岩的峰值应力σp随应变率的增加而增大;②当应变率由632.41 s－1增加到1757.89 s－1时，其峰值应力σp由20.55 MPa增加到53.67 GPa，增加幅度为61.71%;③当应变率小于2196.33 s－1时，峰值应力随着子弹速度几乎呈线性增长，当应变率大于1757.89 s－1时，曲线成指数增长，说明峰值应力随着应变率的增长速度快于应变率本身增长的速度。
2.3 应变率对砂岩弹性模量Ed1的影响图6、表4为砂岩试样弹性模量Ed1随应变率的变化曲线。
从图6中可以看出:随着应变率的增加，弹性模量随之增长，但增长速率逐渐减小，说明，应变率较小时，对弹性模量的影响较为明显。
2.4 应变率对砂岩软化模量Ed2的影响图7、表5为砂岩试样软化模量Ed2随应变率的变化曲线，从图7中可以看出:应变率越大，软化模量反而降低。
应变率从632.4 s－1变化到752.5 s－1时，软化模量由－2.98降到－4.18，降低了28.71%;当应变率大于752.5 s－1为1757.9时，软化模量仅降低了5%，说明应变率较大时变化趋势较为缓慢。
2.5 应变率对砂岩破坏方式的影响通过对不同应变率˙ε下的数值模拟结果进行后处理观察破坏动态图，取两个较为典型的破坏图形进行观察比较。